АЛЮМИНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ D m D

АЛЮМИНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ

D m D 1 ► лег. эл. , % А 1 F Деформируемые алюминиевые сплавы

300 0, 2 4 5, 7 Дуралюмины

Внешний вид магния

Металлический магний

Магний — металл серебристо-белого цвета с гексагональной решёткой, обладает металлическим блеском; При обычных условиях поверхность магния покрыта прочной защитной плёнкой оксида магния Mg. O, которая разрушается при нагреве на воздухе до примерно 600 °C, после чего металл сгорает с ослепительно белым пламенем с образованием оксида и нитрида магния Mg 3 N 2. Плотность магния при 20 °C — 1, 737 г/см³, температура плавления металла tпл = 651 °C, температура кипения tкип = 1103 °C, теплопроводность при 20 °C — 156 Вт/(м·К). Магний высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддаётся обработке резанием.

Применяется для восстановления металлического титана из тетрахлорида титана. Используется для получения лёгких и сверхлёгких сплавов (самолётостроение, производство автомобилей), а также для изготовления осветительных и зажигательных ракет. Сплавы на основе магния являются важным конструкционным материалом в авиационной и автомобильной промышленности благодаря их лёгкости и прочности.

Различают литейные и деформируемые магниевые сплавы, среди которых отдельно выделяют сплавы с особыми свойствами: сверхлегкие, протекторные, с высокой звукопроводностью и с высокой демпфирующей способностью. Магний первичный (ГОСТ 804– 93) выпускают в чушках четырех марок: Мг 80, Мг 95, Мг 98 с содержанием магния (в %) 99, 80; 99, 95; 99, 98 соответственно. Магний марок Мг 80, Мг 95 — общего назначения, Мг 98 — специального применения.

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет. Самородная медь

Медь образует кубическую гранецентрированную решётку, обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра). Удельная электропроводность меди при 20 °C 55, 5 -58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0, 4 %/°С. Медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость.

Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления, компьютерных кулерах, тепловых трубках. В связи с высокой механической прочностью, но одновременно пригодностью для механической обработки, медные бесшовные трубы круглого сечения получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах.

Мировой рынок меди и ее сплавов представляет собой сегодня достаточно привлекательный сегмент для инвестиций. Более половины произведенной меди идет на выпуск силовых кабелей и проволоки

Сплавы на основе меди Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем, баббиты — со свинцом и другие.

Латунь — это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк, иногда с добавлением олова, никеля, свинца, марганца, железа и других элементов. Латунная игральная кость, рядом слиток меди Макроструктура отшлифованного и протравленного латунного сплава под 400 и цинк кратным увеличением

Физические свойства Плотность — 8300— 8700 кг/м³ Удельная теплоёмкость при 20 °C — 0, 377 к. Дж·кг− 1·K− 1 Удельное электрическое сопротивление — (0, 07 -0, 08)· 10− 6 Ом·м Температура плавления латуни в зависимости от состава достигает 880— 950 °C. С увеличением содержания цинка температура плавления понижается. Латунь достаточно хорошо сваривается (однако нельзя сваривать латунь сваркой плавлением — можно, например, контактной сваркой) и прокатывается. Хотя поверхность латуни, если не покрыта лаком, чернеет на воздухе, но в массе она лучше сопротивляется действию атмосферы, чем медь. Имеет жёлтый цвет и отлично полируется. Висмут и свинец имеют вредное влияние на латунь, так как уменьшают способность к деформации в горячем состоянии.

сгв, МПа Cu 30 39 47 50 Zn, % Диаграмма медь- цинк

При содержании цинка до 39 % возрастают одновременно и прочность, и пластичность. Затем пластичность уменьшается, вначале за счёт усложнения α — твёрдого раствора, а затем происходит резкое её понижение в связи с появлением в структуре хрупкой β’ -фазы. Прочность увеличивается до содержания цинка около 45 % , а затем уменьшается так же резко, как и пластичность.

Медь с цинком образуют кроме основного α-раствора ряд фаз электронного типа β, γ, ε. Наиболее часто структура латуней состоит из α- или α+β’- фаз: α-фаза — твёрдый раствор цинка в меди с кристаллической решёткой меди ГЦК, а β’-фаза — упорядоченный твёрдый раствор на базе химического соединения Cu. Zn с электронной концентрацией 3/2 и примитивной элементарной ячейкой. При высоких температурах β-фаза имеет неупорядоченное расположение ([ОЦК]) атомов и широкую область гомогенности. В этом состоянии β-фаза пластична. При температуре ниже 454— 468 °C расположение атомов меди и цинка в этой фазе становится упорядоченным, и она обозначается β’. Фаза β’ в отличие от β-фазы является более твёрдой и хрупкой; γ-фаза представляет собой электронное соединение Cu 5 Zn 8. Однофазные латуни характеризуются высокой пластичностью; β’фаза очень хрупкая и твёрдая, поэтому двухфазные латуни имеют более высокую прочность и меньшую пластичность, чем однофазные.

Большинство латуней хорошо обрабатывается давлением. Особенно пластичны однофазные латуни. Они деформируются при низких и при высоких температурах. Однако в интервале 300— 700 °C существует зона хрупкости, поэтому при таких температурах латуни не деформируют. Двухфазные латуни пластичны при нагреве выше температуры β’-превращения, особенно выше 700 °C, когда их структура становится однофазной (β-фаза). Для повышения механических свойств и химической стойкости латуней в них часто вводят легирующие элементы: алюминий (Al), никель (Ni), марганец (Mn), кремний (Si) и т. д.

Принята следующая маркировка. Латунный сплав обозначают буквой «Л» , после чего следуют буквы основных элементов, образующих сплав. В марках деформируемых латуней первые две цифры после буквы «Л» указывают среднее содержание меди в процентах. Например, Л 70 — латунь, содержащая 70 % Cu. В случае легированных деформируемых латуней указывают ещё буквы и цифры, обозначающие название и количество легирующего элемента, ЛАЖ 60 -1 -1 означает латунь с 60 % Cu, легированную алюминием (А) в количестве 1 % и железом в количестве 1 %. Содержание Zn определяется по разности от 100 %. В литейных латунях среднее содержание компонентов сплава в процентах ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например, латунь ЛЦ 40 Мц1, 5 содержит 40 % цинка (Ц) и 1, 5 % марганца (Мц).

Деформируемые латуни Томпа к (фр. tombac, от малайск. tambaga — медь) — разновидность латуни с содержанием меди 88— 97 % и цинка до 10 %. Обладает высокой пластичностью, антикоррозионным и антифрикционными свойствами. Сплавы меди с содержанием цинка 10— 20 % называют полутомпаками Двойные деформируемые латуни Марка Область применения Л 96, Л 90 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др. Л 85 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др. Л 80 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др

Многокомпонентные деформируемые латуни Марка Область применения ЛА 77 -2 Конденсаторные трубы морских судов ЛАЖ 60 -1 -1 Детали морских судов. ЛАН 59 -3 -2 Детали химической аппаратуры, электромашин, морских судов ЛЖМц59 -1 -1 Вкладыши подшипников, детали самолетов, морских судов ЛН 65 -5 Манометрические и конденсаторные трубки ЛМц58 - 2 Гайки, болты, арматура, детали машин

Литейные латуни Марка Область применения ЛЦ 16 К 4 Детали арматуры ЛЦ 23 А 6 ЖЗМц2 Массивные червячные винты, гайки нажимных винтов ЛЦЗОАЗ Коррозионно-стойкие детали ЛЦ 40 С Литые детали арматуры, втулки, сепараторы, подшипники ЛЦ 40 Мц. ЗЖ Детали ответственного назначения, работающие при температуре до 300 °C

Бро нза — сплав меди, обычно с оловом как основным легирующим элементом, но применяются и сплавы с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и другими элементами, за исключением цинка и никеля. В зависимости от легирования бронзы называют оловянными, алюминиевыми, кремниевыми, бериллиевыми и т. д. Все бронзы принято делить на оловянные и безоловянные. Плотность бронзы в зависимости от марки составляет 7, 5 -8 г/см 3; температура плавления 930— 1140 °C;

Маркировка бронз производится по такому же принципу, что и маркировка латуней: буквы Бр обозначают—бронза, затем следуют буквы, указывающие названия входящих элементов, а затем цифры, процентного содержания этих элементов. Например, бронза марки Бр. ОЦС 4 -4 -2, 5 содержит 4% Sn, 4% Zn, 2, 5 Pb. В зависимости от химического состава бронзы разделяют на простые (оловянистые) и специальные (безоловянистые).

Оловянная бронза хорошо обрабатывается давлением и резанием. Она имеет очень малую усадку при литье: менее 1 %, тогда как усадка латуней и чугуна составляет около 1, 5 %, а стали — более 2 %. Поэтому, несмотря на склонность к ликвации и сравнительно невысокую текучесть, бронзы успешно применяют для получения сложных по конфигурации отливок, включая художественное литьё. Оловянные бронзы знали и широко использовали ещё в древности. Большинство античных изделий из бронзы содержат 75— 90 % меди и 25— 10 % олова, что делает их внешне похожими на золотые, однако они более тугоплавкие. Они не утратили своего значения и в настоящее время. Оловянная бронза — непревзойдённый литейный сплав. Оловянные бронзы легируют цинком, никелем и фосфором. Цинка добавляют до 10 %, в этом количестве он почти не изменяет свойств бронз, но делает их дешевле. Оловянная бронза с добавлением цинка называется «адмиралтейской бронзой» и обладает повышенной коррозионной стойкостью в морской воде.

Безоловянные бронзы Это двойные или чаще многокомпонентные сплавы меди с алюминием, марганцем, железом, свинцом, никелем, бериллием и кремнием. Величина усадки при кристаллизации у всех этих бронз более высокая, чем у оловянных. По некоторым свойствам безоловянные бронзы превосходят оловянные. Алюминиевые, кремниевые и особенно бериллиевые бронзы — по механическим свойствам, алюминиевые — по коррозионной стойкости, кремнецинковые — по текучести. Алюминиевая бронза благодаря красивому золотисто-жёлтому цвету и высокой коррозионной стойкости иногда также применяется как заменитель золота для изготовления бижутерии и монет. Прочность алюминиевой и бериллиевой бронзы может быть увеличена при помощи термической обработки.

Деформируемые оловянистые бронзы применяют для изготовления листов, проволоки, лент, прутков. Литейные оловянистые бронзы идут на изготовление различных деталей машин, работающих в морской воде, в паре при давлении до 2500 кн/м 2 (25 к. Г/см 2), а также вкладышей подшипников. К специальным бронзам относятся марганцовистые, алюминиевые, свинцовистые, кремниевые, бериллиевые и другие бронзы. Алюминиевые бронзы Бр. А 5, Бр. А 7, АМц 9 -2 применяют для изготовления лент, полос труб. Бронзы Бр. АЖН 10 -4 -4, Бр. АЖН 11 -6 -6 применяют для фасонного литья. Добавка в бронзу никеля, железа, марганца повышает ее сопротивление коррозии и улучшает механические свойства.

Марганцовистая бронза Бр. Мц 5 сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах (400— 450° С) и применяется для изготовления направляющих втулок, седел клапанов, выпускных клапанов и др. Свинцовистая бронза Бр. С-30 обладает высокими антифрикционными свойствами и применяется для сильно нагруженных подшипников с большими удельными давлениями (например, коренные подшипники турбин). Бериллиевая бронза Бр. Б-2 после закалки (820° С) и старения (300° С) имеет НВ 400, σв = 1200 ÷ 1300 Мн/м 2 (120 ÷ 130 к. Г/мм 2); она применяется для изготовления пружин, мембран и инструментов.

Сегодня медь и медные сплавы используются всюду, где важны такие свойства, как высокая или наоборот низкая электропроводность.

Древне колумбийские умельцы предпочитали работать с тумбагой, или томпаком, - сплавом золота и меди в соотношении примерно 30 (золото) к 70 (медь). Тумбага ценилась тем, что не требовала высокой температуры.

Посуда из меди и её сплавов передаётся из поколения в поколение.

Пластическими массами (пластмассами) называются твердые материалы, которые на определенной стадии изготовления приобретают пластические свойства

Полимеры

Термопласты , реактопласты

1) неполярные: полиэтилен [ - СН 2 — ], - молекула симметрична; полипропилен [ — СН 2 — СНСН 3 — ], — дипольные моменты С — Н и С — — СН 3 равны; фторопласт-4 [ - CF 2 — ], - дипольный момент связи С - F значителен, сумма моментов равна нулю, так как они компенсируют друга.

Полярные термопластичные пластмассы. К полярным пластикам относятся фторопласт – 3, органическое стекло, поливинилхлорид, полиамиды, полиуретаны, полиэтилентерефталат, поликарбонат, полиарилаты, пенопласт, полиформальдегид. Фторопласт – 3. (- CF 2 – CFCl -) n – полимер трифторхлортилена. Введение хлора нарушает симметрию звеньев молекул, и полимер становится полярным.

Поливинилхлорид является аморфным полимером с химической формулой (- СН 2 – СНСl -) n. Полиуретаны содержат уретановую группу (- NH-COO-). Кислород в молекулярной цепи сообщает полимерам гибкость, эластичность; им присуща высокая атмосферостойксть и морозостойкость ( от – 60 до – 700 С).

Технический и рабочий проект скруббера Вентури для охлаждения и обеспыливания сушильного агента после барабанных грануляторовсушилок цеха двойного суперфосфата.